新研究开启了微生物生态学高分辨率基因组学的未来

【字体: 时间:2022年09月23日 来源:mSystems

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  建立了一种检测未培养细菌DNA种内基因组多样性的方法。这种增强的MAG方法能够检测以前被忽视的变异,重点是DNA序列和基因组的结构特征。环境细菌基因组的微多样性谱已被发现比预期的要宽。

  
   

Microbial diversity in pelagic ecosystems    

图片:拼出微生物基因组序列的拼图    

图片来源:京都环球通讯/Yusuke Okazaki

人类想要更好地了解自己,其目的之一就是了解环境中微生物的基因构成。

该技术绕过培养,从环境微生物中提取基因组信息(DNA序列),科学家们可能正在接近解开微生物多样性的秘密。

重建的主要障碍是metagenome-assembled基因组,然而,这个技术是能够区分在环境中共存的密切相关的微生物的基因组。

现在,由京都大学领导的一组研究人员又向前迈进了一步,他们开发了一种全面检测物种内基因组多样性(一种未经培养的细菌DNA)的方法。

主要作者Yusuke Okazaki解释说:“这种增强的MAG方法能够检测之前被忽视的变异,使我们能够专注于DNA序列和基因组的结构特征来研究基因组信息。”

环境细菌基因组的微多样性谱已被发现比预期的要宽。虽然一些物种保持着类似克隆的种群,但另一些物种表现出如此广泛的多样性,这对DNA序列的重建构成了重大挑战。为此,识别微生物多样性对理解微生物生态学和进化至关重要。

Okazaki补充说:“因为环境中的大多数微生物很难培养,所以对环境微生物中微生物多样性的识别是有限的。”

为了解决这个问题,该团队采取了一个三步走的方法,首先是对一个生态系统进行全面的元基因组采样,目标是在琵琶湖的一个浮游站的两个不同深度的细菌浮游生物群体,为期12个月。

在随后的步骤中,基因组微变异被发现是组装的基因组序列和预组装的DNA测序读数之间的不一致。

“这项研究开启了微生物生态学高分辨率基因组学的未来,”作者指出,“帮助我们梳理出看似相同但实际上不同的东西。”

文章标题

Long-read-resolved, ecosystem-wide exploration of nucleotide and structural microdiversity of lake bacterioplankton genomes


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